井下可膨胀管结构的制作方法_3

文档序号:9400970阅读:来源:国知局
形保持元件7的绕圈在一侧上邻接所述中间元件,且所述开口环形保持元件7的相对侧分别邻接第一和第二周向边缘3、4。所有这些元件均布置在位于该第一和第二周向边缘3、4之间的凹槽8内。
[0084]在图7中示出了该井下可膨胀管结构I的另一实施例,其中,该井下可膨胀管结构I包括提供所述第一和第二周向边缘3、4的至少两个凸起10。密封元件6、中间元件9和开口环形保持元件7布置在所述两个凸起10之间,即布置在该第一和第二周向边缘3、4之间,以使得两个中间元件9从任一侧邻接该密封元件且所述开口环形保持元件7布置在所述中间元件9的外侧。
[0085]在所示的多个实施例中,仅示出了一个密封元件。在其它未示出的多个实施例中,可在所述第一和第二周向边缘之间布置多个密封元件。该密封元件优选由密封材料如橡胶或弹性体材料、聚四氟乙烯(PTFE)或其它聚合物制成,以使得密封元件是柔性的并且可被推靠到内表面。该密封元件可具有不同的横截面,例如锥形的或圆形的,并且其可包括多个凸起。
[0086]在图8中,井下可膨胀管结构I以外侧视图被部分示出。每个所述开口环形保持元件7具有围绕该井下可膨胀管结构I的三个绕圈,且该密封元件6也围绕该可膨胀管结构延伸。该第一和第二周向边缘3、4也围绕该可膨胀管结构I周向延伸。
[0087]该开口环形保持元件优选由屈服强度为至少69Mpa且优选为至少10Mpa的材料制成。该开口环形保持元件优选由金属材料如弹簧材料或由聚醚醚酮(PEEK)或类似材料制成。由于该开口环形保持元件7包括多于一个绕圈且由金属材料制成,其在该井下可膨胀管结构I被膨胀时也将被膨胀。据此获得的是,该开口环形保持元件7将作用为该密封元件的有效膨胀的坚固的止挡和支承机构。例如,当该井下可膨胀管结构被膨胀30%时,该开口环形保持元件7被退绕该开口环形保持元件7的周长的约30%,并因此该开口环形保持元件的绕圈数量减少,使得其仍能在该纵向延伸方向上封闭所述间隙,由此该密封元件、开口环形保持元件和中间元件(如果存在)填满在该第一和第二周向边缘3、4之间的间隙。在图9和10中示出了开口环形保持元件7。如上所述,开口环形保持元件7包括彼此紧靠的多于一个绕圈。在开口环形保持元件7的膨胀过程中,如上所述以及如在图9和10中所示地,其直径从D增加至De。由于所述绕圈和所述弹簧材料,所述绕圈将相对于彼此移动,且该开口环形保持元件7的一端11将从图9中所示的位置运动至图10中所示的位置。图1 Ia和I Ib分别示出了处于未膨胀位置和已膨胀位置的开口环形保持元件7的立体图,借此可推断出,在膨胀过程中,该开口环形保持元件7的绕圈7’、7”、7”’的数量减少,因为在该膨胀过程中该开口环形保持元件7的周长或圆周增加。
[0088]如在图12中所示,两个开口环形保持元件7布置在该密封元件6的相对两侧,将该密封元件6容纳并维持在其周向边缘内。所述开口环形保持元件7可具有约3.5个绕圈,且在该井下可膨胀管结构膨胀后,开口环形保持元件7具有约2.7个绕圈且因此基本上维持其在该井下可膨胀管结构I的纵向延伸方向上的延伸长度和宽度,即使是在该开口环形保持元件7已经部分退绕的情况下。如在图11中所示,该开口环形保持元件7的绕圈V、7”、7”’是围绕该井下可膨胀管结构I螺旋缠绕的。
[0089]在图13中,示出了不带任何开口环形保持元件和密封元件的井下可膨胀管结构1在本实施例中,其包括两对第一和第二外周边缘3、4和设置在该井下可膨胀管结构I的外表面5上的两个凹槽8。
[0090]该井下可膨胀管结构可由一管状金属坯料制成,其中,该坯料可通过离心浇铸法或旋转浇铸法制造。此外,该第一和第二周向边缘可通过机械加工该坯料提供。
[0091]在图14中,该井下可膨胀管结构I是在井内的井管结构的套管12部分内被膨胀的补丁。该补丁通常用于密封该套管上的开口 13的泄漏或射孔区域。该井下可膨胀管结构I被插入到具有第一直径的套管12内,且当面对开口 13就位时,该可膨胀管结构膨胀至第二或更大的直径,直至密封元件6被压紧在该井下可膨胀管结构I和该套管2的内表面2之间,如在圈出的放大图中所示。由于密封元件6是在开口 13的射孔区域的相对位置布置在该第一和第二周向边缘3、4之间,该区域被密封并阻止来自地层的井筒流体经所述开口 13流入。
[0092]在图15中,井下可膨胀管结构I是衬管悬挂器,其中井下可膨胀管结构I已经在形成为井内井管结构的一部分的上部套管12内部分膨胀。在该上部套管12的上方可布置有井口装置75。该井下可膨胀管结构I具有对着上部套管12布置的第一部分36和布置在该上部套管下方的第二部分37。该井下可膨胀管结构I的第一部分36已经膨胀至所述密封元件6挤压套管12的内表面2且该井下可膨胀管结构I的第二部分37保持未膨胀。
[0093]图16示出了已经在位于井管结构30和井孔200的内表面2之间的环形空间101中膨胀的环状屏障100的剖视图。该环状屏障100提供出在井孔的第一区域102和第二区域103之间的区域隔离。该环状屏障100具有与套管和井管结构300的纵向延伸方向相同的轴向延伸方向22。该环状屏障100包括管状金属部20,该管状金属部可以是独立的管状部或者是用于安装井管结构300的一部分的套管部。此外,该环状屏障100包括围绕该管状部的井下可膨胀管结构1,且该井下可膨胀管结构I的每一端31、32通过连接部30与该管状部连接。该井下可膨胀管结构I和该管状金属部20围成环状屏障空间21,且膨胀口23设置在该管状部上,流体可经由该膨胀口进入空间21内,以使该井下可膨胀管结构I膨胀,如图15中所示。该井下可膨胀管结构I被膨胀至密封元件6或凸起或边缘抵靠该井孔200的内表面2,以阻止流体从第一区域102自由流动至该第二区域103。
[0094]如在图17中所示,往往采用两个环状屏障100来隔离出生产区域400。也称为压裂孔的压裂阀或压裂部600布置在两环状屏障100之间,以便当环状屏障100已经被膨胀时,该压裂孔600被打开并使得流体进入地层,以用于在地层中形成断裂以使得含烃流体如油容易进入该井管结构300中。该压裂阀或压裂部600也可包括入口部,该入口部可以与该压裂孔相同。可布置筛网,以便在流体流入套管之前对流体进行过滤。
[0095]如在图18中所示,该环状屏障还包括布置在该井下可膨胀管结构I和该管状部20之间的套筒25。该套筒25与该管状部20和该井下可膨胀管结构I连接,从而将所述空间分隔成第一空间部段21a和第二空间部段21b。该套筒被挤压在该管状部和该井下可膨胀管结构之间。该套筒25也可以采用另一种方式例如被压接在管状部上的方式与该管状部连接。为了使压力平衡,该井下可膨胀管结构具有开口 24,该开口 24在该第一或第二区域与其中一个空间部段之间提供流体连通,从而使所述空间与那个区域之间的压力平衡。当例如执行水力压裂或另一种井处理时,在执行水力压裂的其中一个区域内的压力增加,并且为了防止该可膨胀管结构坍塌,允许流体经开口 24流入并进入该第一空间部段21a内。当暴露于增大的压力时,该套筒25朝向该管状部运动,使得在第一空间部段21a中的压力增加,且该第一空间部段21a增大至压力平衡或该套筒抵靠该管状部。
[0096]该井下可膨胀管结构也可以被压接在该管状部上,或者在该环状屏障包括套筒的情况下在其端部被压接在该套筒上。该套筒是柔性的且由金属或聚合物如弹性体制成。如在图18中所示,该凸起是相对于井下可膨胀管结构的其它部分厚度更大的环形凸起,该环形凸起在该环状屏障被膨胀时提供了环状屏障的执行部。
[0097]在图18中,该环状屏障的环形保持元件10是具有三个绕圈的开口环。在图16和18中所示的环状屏障中,该井下可膨胀管结构的端部可以被焊接至该管状部,或者该井下可膨胀管结构可以被压接在该管状部上。该井下可膨胀管结构的一端可以相对于该管状部滑动。
[0098]该管状坯料可由任何种类的金属制成,金属例如为铁、
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